Các phương pháp khởi động động cơ dị bộ 3 pha, ứng dụng bộ khởi động mềm của ABB trong việc khởi động động cơ (Khóa luận tốt nghiệp)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG
----------------------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Sinh viên

: Đinh Đắc Quang

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Đinh Thế Nam

HẢI PHÒNG - 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG
----------------------------------------

ISO 9001:2015

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ
BA PHA, ỨNG DỤNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CỦA
ABB TRONG VIỆC KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGHÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP

Sinh viên

: Đinh Đắc Quang

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Đinh Thế Nam

HẢI PHÒNG – 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG
---------------------------------------

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên : Đinh Đắc Quang
Lớp

Mã SV: 1612102010

: DC2001

Nghành : Điện Tự Động Công Nghiệp
Tên đề tài : Các phương pháp khởi động động cơ dị bộ 3 pha, ứng dụng bộ
khởi động mềm của ABB trong việc khởi động động cơ.


NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1.Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2.Các tài liệu, số liệu cần thiết
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
3.Địa điểm thực tập tốt nghiệp
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Họ và tên

: Đinh Thế Nam

Học hàm, học vị

: Thạc sĩ

Cơ quan công tác

: Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phịng

Nội dung hướng dẫn: Tồn bộ đề tài

Đề tài tốt nghiệp được giao ngày 08 tháng 10 năm 2020
Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 31 tháng 12 năm 2020

Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN

Đã giao nhiệm vụ ĐTTN

Sinh viên

Giảng viên hướng dẫn

Đinh Đắc Quang

ThS. Đinh Thế Nam
Hải Phòng, ngày

tháng

TRƯỞNG KHOA

năm 20


Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-------------------------------------PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP
Họ và tên giảng viên : Đinh Thế Nam
Đơn vị công tác

: Trường Đại học Quản lý và Cơng nghệ Hải Phịng

Họ và tên sinh viên

: Đinh Đắc Quang

Chuyên nghành

: Điện Tự Động Công Nghiệp

Nội dung hướng dẫn : Toàn bộ đề tài
1.Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2.Đánh giá chất lượng của đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã
đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn
số liệu...)
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
3.Ý kiến của giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp
Được bảo vệ

Không được bảo vệ

Điểm hướng dẫn

Hải Phòng, ngày tháng năm 20
Giảng viên hướng dẫn
( ký và ghi rõ họ tên )


Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
------------------------------------PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN
Họ và tên giảng viên :........................................................................................
Đơn vị công tác

:........................................................................................

Họ và tên sinh viên :...................................................................................
Chuyên nghành

:.........................................................................................

Đề tài tốt nghiệp

:.........................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
1.Nhận xét của giảng viên chấm phản biện

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2.Những mặt còn hạn chế
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Ý kiến của giảng viên chấm phản biện
Được bảo vệ

Không được bảo vệ

Điểm hướng dẫn

Hải Phòng, ngày

tháng năm 20

Giảng viên chấm phản biện
( ký và ghi rõ họ tên )


Mục Lục
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA .................................................... 3
1.1. MỞ ĐẦU .................................................................................................... 3
1.2. CẤU TẠO .................................................................................................. 3
1.2.1. Phần tĩnh (stator) ..................................................................................... 4

a. Mạch từ .......................................................................................................... 4
b. Mạch điện ...................................................................................................... 4
1.2.2. Phần quay (hay rotor) .............................................................................. 4
a. Mạch từ:......................................................................................................... 5
b. Mạch điện: ..................................................................................................... 5
Loại rotor dây quấn: .......................................................................................... 5
Loại rotor lồng sóc (ngắn mạch): ...................................................................... 6
1.3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN DỊ BỘ .............................. 6
1.4. ỨNG DỤNG .............................................................................................. 8
• Ứng dụng của động cơ không đồng bộ.......................................................... 8
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ
BA PHA .......................................................................................................... 12
2.1. KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP ...................................................................... 12
Ưu điểm: .......................................................................................................... 13
Khuyết điểm: ................................................................................................... 13
Phương pháp này dùng khi: ............................................................................ 13
2.2. KHỞI ĐỘNG GIÁN TIẾP ....................................................................... 13
2.2.1. Khởi động động cơ dị bộ roto dây quấn ............................................... 14
2.2.2. Khởi động động cơ dị bộ roto lồng sóc................................................. 21
Phương pháp giảm điện áp mở máy: .............................................................. 21
2.2.2.1. Khởi động bằng phương pháp cuộn kháng ........................................ 22
2.2.2.2. Khởi động bằng phương pháp sử dụng máy biến áp tự ngẫu ............ 23
2.2.2.3. Khởi động bằng phương pháp sử dụng nối sao – tam giác (Y-∆) ..... 25


2.2.2.4. Khởi động bằng phương pháp tần số ................................................. 29
2.2.3. Khởi động động cơ có rãnh sâu và động cơ hai rãnh............................ 29
CHƯƠNG 3. TÌM HIỂU ỨNG DỤNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CỦA
ABB TRONG VIỆC KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ......................................... 35
3.1. NGUYÊN LÝ KHỞI ĐỘNG MỀM ........................................................ 35

3.1.1. Khái niêm về khởi động mềm ............................................................... 35
3.1.2. Cấu trúc bộ khởi động mềm .................................................................. 35
3.1.3. Các chế độ làm việc của bộ khởi động mềm ........................................ 37
a. Chế độ mode 1: Start Ramp ........................................................................ 37
b. Chế độ mode 2: Kick Start .......................................................................... 38
c. Chế độ mode 3: Khởi động có giám sát dòng ............................................. 39
d. Chế độ dừng mềm ....................................................................................... 40
3.2. BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CỦA HÃNG ABB ........................................... 41
3.2.1. Cấu tạo................................................................................................... 42
3.2.2. Cách đấu ................................................................................................ 42
3.2.3. Nguyên lý hoạt động của bộ khởi động động mềm ABB ..................... 43
3.2.4. Ưu, nhược điểm..................................................................................... 45
a. Ưu điểm ....................................................................................................... 45
b. Nhược điểm ................................................................................................. 45
Kết luận: ....................................................................................................... 45
3.2.5. Ứng dụng ............................................................................................... 46
Trong thực tế, bộ khởi động mềm của ABB được sử dụng vào việc khởi động
một số động cơ như sau: ................................................................................. 46
a. Quạt ly tâm: ................................................................................................. 46
b. Bơm ly tâm: ................................................................................................. 47
c. Máy nén ....................................................................................................... 48
d. Hệ thống làm mát/hút bụi bằng khơng khí.................................................. 49
e. Hệ thống băng tải nặng................................................................................ 49


3.3. MẠCH KHỞI ĐỘNG HAI ĐỘNG CƠ CĨ CƠNG SUẤT 800KW SỬ
DỤNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM PST CỦA ABB .......................................... 50
3.3.1. Sơ đồ hệ thống....................................................................................... 50
3.3.2. Mạch động lực....................................................................................... 53
3.3.3. Tính chọn mạch động lực...................................................................... 55

3.3.4. Mạch điều khiển .................................................................................... 55
3.3.5. Kiểm nghiệm đánh giá .......................................................................... 61
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 64


LỜI NĨI ĐẦU
Trong nền cơng nghiệp ngày nay, tất cả các nước trên thế giới nói chung
và nước ta nói riêng đều sử dụng động cơ điện. Trong công nghiệp thì động
cơ khơng đồng bộ được dùng nhiều hơn và chúng đang thay thế ngày một
nhiều cho các động cơ một chiều. Sỡ dĩ như vậy là do động cơ khơng đồng bộ
có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo vận hành an toàn, sử dụng trực tiếp từ lưới

điện xoay chiều ba pha. Đến nay phần lớn các cần trục được trang bị động cơ
không đồng bộ, nhiều cơ cấu của máy cắt kim loại, truyền động phụ của máy
cán và nhiều cơ cấu khác trong các lĩnh vực công nghiệp cũng đang sử dụng
động cơ không đồng bộ. Tuy nhiên khi điều chỉnh tốc độ và khống chế các
quá trình quá độ và khống chế các quá trình quá độ của động cơ rất khó khăn,
riêng đối với động cơ rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu hơn so với

động cơ điện một chiều. Nhưng động cơ điện một chiều thì lại sử dụng phức
tạp địi hỏi phải có hệ thống cung cấp điện riêng, khi hoạt động sẽ gây ra tia
lửa điện...Chính vì những điểm yếu đó của động cơ điện một chiều và ưu
điểm của động cơ không đồng bộ mà hiện nay xu hướng nghiên cứu dùng
động cơ không đồng bộ để thay thế động cơ điện một chiều ngày càng được
quan tâm hơn.

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, trong đó có sự phát
triển của nghành cơng nghệ chế tạo bán dẫn công suất và công nghệ điện tử
đã làm cho các hệ truyền động của động cơ khơng đồng bộ có thể khai thác

hết các ưu điểm để cạnh tranh với động cơ điện một chiều nhất là ở vùng công
suất truyền lớn và tốc độ làm việc cao.Với yêu cầu đó đề tài:” Các phương
pháp khởi động động cơ dị bộ ba pha, ứng dụng bộ khởi động mềm của

1


ABB trong việc khởi động động cơ “ do thầy giáo Thạc sỹ Đinh Thế Nam
hướng dẫn đã được thực hiện.
Đề tài có 3 chương bao gồm các nội dung sau:
Chương 1: Động cơ dị bộ ba pha.
Chương 2: Các phương pháp khởi động động cơ dị bộ ba pha.
Chương 3: Tìm hiểu ứng dụng bộ khởi động mềm của ABB trong việc
khởi động động cơ.

2


CHƯƠNG 1.

ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA
1.1. MỞ ĐẦU.
Máy điện không đồng bộ (dị bộ) 3 pha là loại máy điện xoay chiều, biến
điện năng thành cơ năng và làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện tử, có tốc
độ quay của rotor nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường.
Loại máy điện quay đơn giản nhất là loại máy điện khơng đồng bộ (dị
bộ). Máy điện dị bộ có thể là loại máy điện một pha, hai pha, ba pha nhưng
phần lớn động cơ dị bộ ba pha, có cơng suất từ một vài W tới vài MW, có
điện áp từ 100V đến 6000V.
Căn cứ vào cách thực hiện rơ to, người ta phân biệt hai loại: loại có rơ to

ngắn mạch và loại có rơ to dây quấn. Cuộn dây rô to dây quấn là cuộn dây
cách điện, thực hiện theo nguyên lý của cuộn dây dòng xoay chiều.
Cuộn dây rô to ngắn mạch gồm một lồng bằng nhôm đặt trong các rãnh
của mạch từ rô to, cuộn dây ngắn mạch là cuộn dây nhiều pha có số pha bằng
số rãnh. Động cơ rơ to ngắn mạch có cấu tạo đơn giản và rẻ tiền, cịn máy
điện rơ to dây quấn đắt hơn, nặng hơn nhưng có tính năng động tốt hơn, do đó

có thể tạo các hệ thống khởi động và điều chỉnh.
1.2. CẤU TẠO.
Giống như các loại máy điện quay khác, động cơ không đồng bộ ba pha
gồm có các bộ phận chính sau: Phần tĩnh hay còn gọi là (stator), phần quay
hay còn gọi là (rotor). Giữa phần tĩnh và phần quay là khe hở khơng khí.

3


Hình 1.1: Cấu tạo động cơ khơng đồng bộ
1.2.1. Phần tĩnh (stator).
Trên stator bao gồm 2 phần cơ bản: mạch từ và mạch điện.
a. Mạch từ.
Mạch từ của stator được ghép bằng các lá thép điện có chiều dày khoảng
(0,3-0,5) mm, được cách điện hai mặt để chống dòng Fuco. Lá thép stator có

dạng hình vành khăn, phía trong được đục rãnh. Để giảm dao động từ thông,
số rãnh stator và rô to không được bằng nhau. Mạch từ được đặt trong vỏ
máy. Ở những vỏ máy có cơng suất lớn, lõi thép được chia thành từng phần
được ghép lại với nhau thành hình trụ bằng các lá théo nhằm tăng khả năng
làm mát của mạch từ. Vỏ máy được làm bằng gang đúc hay gang thép, trên vỏ
máy có đúc các gân tản nhiệt để tăng diện tích tản nhiệt. Tùy theo yêu cầu mà

vỏ máy có đế gắn vào bệ máy hay nền nhà hoặc vị trí làm việc. Trên đỉnh có
móc để giúp di chuyển thuận tiện. Ngồi vỏ máy cịn có nắp máy, trên lắp
máy có giá đỡ ổ bi. Trên vỏ máy có gắn hộp đấu dây.
b. Mạch điện.
Mạch điện là cuộn dây máy điện.
1.2.2. Phần quay (hay rotor).
Rotor cũng bao gồm mạch từ và mạch điện.

4


a. Mạch từ.
Giống như mạch từ stator, mạch từ rô to cũng gồm các lá thép điện kỹ
thuật các điện đối với nhau. Rãnh của rơ to có thể song song với trục hoặc
nghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao động từ thơng và loại trừ một số
sóng bậc cao. Các lá thép điện kỹ thuật được gắn với nhau thành hình trụ, ở
tâm lá thép mạch từ được đục lỗ để xuyên trục, rô to gắn trên trục. Ở những
máy có cơng suất lớn rơ to cịn được đục các rãnh thơng gió dọc thân rơ to.
b. Mạch điện.
Mạch điện rô to được chia thành hai loại: loại rơ to lồng sóc và loại rơ to
dây quấn.
Loại rotor dây quấn:

Hình 1.2: Rotor dây quấn và sơ đồ mạch điện của rotor dây quấn
Mạch điện của loại rô to này thường được làm bằng đồng và phải cách
điện với mạch từ. Cách thực hiện cuộn dây này giống như thực hiện cuộn dây
máy điện xoay chiều đã trình bày ở phấn trước. Cuộn dây rô to dây quấn có số
cặp cực và pha cố định. Với máy điện ba pha, thì ba đầu cuối được nối với
nhau ở trong máy điện, ba đầu còn lại được dẫn ra ngồi và gắn vào ba vành
trượt đặt trên trục rơ to, đó là tiếp điểm nối với mạch ngồi.

5


Loại rotor lồng sóc (ngắn mạch):

Hình 1.3: Rotor lồng sóc
Mạch điện của loại rô to này được làm bằng nhôm hoặc đồng thau. Nếu
làm bằng nhơm thì được đúc trực tiếp vào rãnh rơ to, hai đầu được đúc hai
vịng ngăn mạch, cuộn dây hồn tồn ngắn mạch, chính vì vậy gọi là rô to
ngắn mạch. Nếu làm bằng đồng thì được làm thành các thanh dẫn và đặt vào
trong rãnh, hai đầu được gắn với nhau bằng hai vòng ngắn mạch cùng kim
loại. Bằng cách đó hình thành cho ta một cái lồng chính vì vậy loại rơ to này
có tên rơ to lồng sóc. Loại rơ to ngắn mạch không phải thực hiện cách điện
giữa dây dẫn và lõi thép.
1.3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN DỊ BỘ.
Để xét nguyên lí làm việc của máy điện dị bộ, ta lấy mơ hình máy điện 3
pha gồm 3 cuộn dây đặt cách nhau trên chu vi máy điện một góc 1200, roto là
cuộn dây ngắn mạch. Khi cung cấp vào 3 cuộn dây 3 dòng điện của hệ thống
điện 3 pha có tần số f1 thì trong máy điện sinh ra từ trường quay với tốc độ
60f1/p. Từ trường này cắt thanh dẫn của roto và stator, sinh ra ở cuộn stator
sức điện động tự cảm e1 và cuộn dây roto sức điện động cảm ứng e2 có giá trị
hiệu dụng như sau:
E1 = 4,44W1∅1f1kcd1
E2 = 4,44W2∅2f2kcd2
Do cuộn roto kín mạch, nên sẽ có dịng điện chạy trong các thanh dẫn
của cuộn dây này. Sự tác động tương hỗ giữa dòng điện chạy trong dây dẫn
roto và từ trường, sinh ra lực đó là ngẫu lực (hai thanh dẫn nằm cách nhau
6

đường kính roto) nên tạo ra momen quay. Momen quay có chiều đẩy stator
theo chiều chống lại sự tăng từ thơng móc vịng với cuộn dây.

Hình 1.4: Sơ đồ ngun lí hoạt động của động cơ KĐB
Nhưng vì sao stator gắn chặt cịn rơ to lại treo trên ổ bi, do đó rơ to phải
quay với tốc độ n theo chiều quay của từ trường. Tuy nhiên tốc độ này không
thể bằng tốc độ quay của từ trường, bởi nếu n = ntt thì từ trường khơng cắt các
thanh dẫn nữa, do đó khơng có sức điện động cảm ứng, E2 = 0 dẫn đến I2 = 0
và momen quay cũng bằng không, rô to quay chậm lại, khi rô to quay chậm
thì từ trường lại cắt các thanh dẫn, nên có sức điện động, có dịng và momen
nên roto lại quay. Do đó tốc độ quay của roto quay của từ trường nên xuất
hiện độ trượt và được định nghĩa như sau:
s = [(ntt – n) / ntt] . 100%
Do đó tốc độ quay của roto có dạng:
n = ntt (1 – s)
Do n # ntt nên (ntt – n) là tốc độ cắt các thanh dẫn roto của từ trường quay.
Khi roto có dịng I2, nó cũng sinh ra một từ trường quay với tốc độ:
ntt2 = 60f2/p = 60sf1/ntt = sntt
So với một điểm không chuyển động của stator, từ trường này sẽ quay với tốc
độ:
ntt2 = ntt2 + n = s.ntt +n = s.ntt + ntt (1 – s) = ntt
7


Như vậy so với stator, từ trường quay của roto có cùng giá trị với tốc độ
quay của từ trường stator.
Tốc độ quay của rôto n luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vì tốc độ
bằng nhau thì trong dây quấn rơto khơng cịn sức điện động và dịng điện cảm
ứng, cho nên lực điện từ bằng khơng.

Hệ số trượt của tốc độ: s = (n1 – n) / n1
Tốc độ của động cơ: n = 60f/p . (1 – s) (vịng/phút)
1.4. ỨNG DỤNG.
Động cơ khơng đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm
động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá
thành hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rãi Trong
đời sống hàng ngày,động cơ không đong bộ ngày càng chiếm một vị trí quan
trọng với nhiều ứng dụng trong cộng nghiệp, nơng nghiệp và trong đời sống
hàng ngày.
• Ứng dụng của động cơ không đồng bộ.
Ngày nay, các hệ thống truyền động điện được sử dụng rất rộng rãi trong
các thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong giao thông vận tải,
trong các thiết bị điện dân dụng,...
Ước tính có khoảng 50% điện năng sản xuất ra được tiêu thụ bởi các hệ
thống truyền động điện.
Hệ truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ khơng đổi hoặc với tốc
độ thay đổi được. Hiện nay khoảng 75 - 80% các hệ truyền động là loại hoạt
động với tốc độ không đổi.
Với các hệ thống này, tốc độ của động cơ hầu như không cần điều khiển
trừ các q trình khởi động và hãm. Phần cịn lại, là các hệ thống có thể điều
chỉnh được tốc độ để phối hợp đặc tính động cơ và đặc tính tải theo yêu cầu.
Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật vi

8


xử lý, các hệ điều tốc sử dụng kỹ thuật điện tử ngày càng được sử dụng rộng
rãi và là cơng cụ khơng thể thiếu trong q trình tự động hóa.
Động cơ khơng đồng bộ có nhiều ưu điểm như: kết cấu đơn giản, làm
việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, có khả năng làm việc trong mơi

trường độc hại hoặc nơi có khả năng cháy nổ cao. Vì những ưu điểm này nên
động cơ khơng đồng bộ được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành kinh tế
quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW. Trong cơng nghiệp,
động cơ khơng đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy
cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp
nhẹ...Trong nông nghiệp, được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông
sản phẩm. Trong đời sống hằng ngày, động cơ không đồng bộ ngày càng
chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như: quạt gió, động cơ trong
tủ lạnh, máy quay dĩa,... Tóm lại, cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện
khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày
càng rộng rãi.
So với máy điện DC, việc điều khiển máy điện xoay chiều gặp rất nhiều
khó khăn bởi vì các thơng số của máy điện xoay chiều là các thông số biến
đổi theo thời gian, cũng như bản chất phức tạp về mặt cấu trúc máy của động
cơ điện xoay chiều so với máy điện một chiều.
Cho nên việc tách riêng điều khiển giữa moment và từ thơng để có thể
điều khiển độc lập địi hỏi một hệ thống có thể tính tốn cực nhanh và chính
xác trong việc qui đổi các giá trị xoay chiều về các biến đơn giản . Vì vậy,
cho đến gần đây, phần lớn động cơ xoay chiều làm việc với các ứng dụng có
tốc độ khơng đổi do các phương pháp điều khiển trước đây dùng cho máy
điện thường đắt và có hiệu suất kém. Động cơ không đồng bộ cũng không
tránh khỏi nhược điểm này. Những khó khăn trong việc ứng dụng động cơ
xoay chiều chính là làm thế nào để có thể dễ dàng điều khiển được tốc độ của
nó như việc điều khiển của động cơ DC. Vì vậy, một ý tưởng về việc biến đổi

9


một máy điện xoay chiều thành một máy điện một chiều trên phương diện
điều khiển đã ra đời. Đây chính là điều khiển vector. Điều khiển vector sẽ cho

phép điều khiển từ thơng và moment hồn tồn độc lập với nhau thơng qua
điều khiển giá trị tức thời của dịng (động cơ tiếp dòng) hoặc giá trị tức thời
của áp (động cơ tiếp áp).
Điều khiển vector cho phép tạo ra những phản ứng nhanh và chính xác
của cả từ thơng và moment trong cả quá trình quá độ cũng như quá trình xác
lập của máy điện xoay chiều giống như máy điện một chiều. Cùng với sự phát
triển của kỹ thuật bán dẫn và những bộ vi xử lý có tốc độ nhanh và giá thành
hạ, việc ứng dụng của điều khiển vector ngày càng được sử dụng rộng rãi
trong nhiều hệ truyền động và đã trở thành một tiêu chuẩn cơng nghiệp.Với
sự phát triển nhanh chóng, ngành cơng nghiệp tự động ln địi hỏi sự cải tiến
thường xun của các loại hệ truyền động khác nhau. Những yêu cầu cải tiến
cốt yếu là tăng độ tin cậy, giảm khả năng tiêu thụ điện năng, giảm thiểu chi
phí bảo dưỡng, tăng độ chính xác và tăng khả năng điều khiển phức tạp. Vì
vậy, những hệ truyền động với động cơ điện mộtchiều đang dần thay thế bởi
những hệ truyền động động cơ xoay chiều sử dụng điều khiển vector. Bởi vì,
lý do chính để sử dụng rộng rãi động cơ điện một chiều trước kia là khả năng
điều khiển độc lập từ thông và moment lực đã nêu cũng như cấu trúc hệ
truyền động khá đơn giản. Tuy nhiên, chi phí mua và bảo trì động cơ cao, đặc
biệt khi số lượng máy điện phải dùng lớn. Trong khi đó, các ứng dụng thực tế
của lý thuyết điều khiển vector đã được thực hiện từ những năm 70 với các
mạch điều khiển liên tục. Nhưng các mạch liên tục không thể đáp ứng được
sự đòi hỏi phải chuyển đổi tức thời của hệ quy chiếu quay do điều này đòi hỏi
một khối lượng tính tốn trong một thời gian ngắn.
Sự phát triển của những mạch vi xử lý đã làm thay đổi việc ứng dụng
của lý thuyết điều khiển vector. Khả năng tối ưu trong điều khiển quá độ của
điều khiển vector là nền móng cho sự phát triển rộng rãi của các hệ truyền

10

động xoay chiều (vì giá thành của động cơ xoay chiều rất rẻ hơn so với động
cơ một chiều).
Ngoài những phát triển trong điều khiển vector, một sự phát triển đáng
chú ý khác chính là việc ứng dụng mạng neural (neural networks) và logic mờ
(fuzzy logic) vào điều khiển vector đang là những đề tài nghiên cứu mới trong
nghiên cứu hệ truyền động. Hai kỹ thuật điều khiển mới này sẽ tạo nên những
cải tiến vượt bực cho hệ truyền đồng của máy điện xoay chiều trong một
tương lai gần.

11


CHƯƠNG 2.

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA
PHA
2.1. KHỞI ĐỘNG TRỰC TIẾP.
Khởi động là quá trình đưa động cơ đang ở trạng thái nghỉ (đứng im) vào
trạng thái làm việc quay với tốc độ định mức.
Đây là phương pháp đơn giản nhất để khởi động động cơ không đồng bộ 3
pha, để thực hiện được phương pháp này ta chỉ cần nối trực tiếp động cơ vào
lưới điện, và đóng lưới điện nhờ cầu dao.

Hình 2.1: Mạch khởi động trực tiếp
Khởi động trực tiếp, là đóng động cơ vào điện lưới không qua một thiết bị
phụ nào. Việc cấp một điện áp định mức cho stato động cơ dị bộ rơto lồng sóc
hoặc động cơ dị bộ roto dây quấn nhưng cuộn dây roto nối tắt, khi roto chưa
kịp quay, thực chất động cơ làm việc ở chế độ ngắn mạch. Dịng động cơ rất
lớn, có thể gấp dòng định mức từ 4 đến 8 lần. Tuy dòng khởi động lớn như

12


vậy nhưng momen khởi động lại nhỏ do hệ số công suất cos0 rất nhỏ (cos0
= 0,1 – 0,2), mặt khác khi khởi động , từ thông cũng bị giảm do điện áp giảm
làm cho momen khởi động càng nhỏ.
Ưu điểm:
- Thiết bị khởi động đơn giản.
Khuyết điểm:
Dòng khởi động lớn gây ra các hậu quả nghiêm trọng:
- Nhiệt độ máy tăng vì tổn hao lớn, nhiệt lượng tỏa ra ở máy nhiều (đặc
biệt ở các máy có cơng suất lớn hoặc máy thường xuyên phải khởi
động).
Vì thế trong sổ tay kĩ thuật sử dụng máy bao giờ cũng cho số lần khởi
động tối đa, và điều kiện khởi động.
- Dòng khởi động lớn làm cho sụt áp lưới điện lớn, gây trở ngại cho các
phụ tải cùng làm việc với lưới điện.
Vì những lí do đó khởi động trực tiếp chỉ áp dụng cho các động cơ có
cơng suất nhỏ so với các công suất của nguồn, và khởi động nhẹ (momen cản
trên trục động cơ nhỏ). Khi khởi động nặng người ta không dùng phương
pháp khởi động trực tiếp này.
- Nếu qn tính của máy lớn thì thời gian mở máy sẽ rất lâu có thể làm
cháy cầu chì bảo vệ.
Phương pháp này dùng khi:
- Cơng suất của động cơ nhỏ VD: máy công cụ công suất nhỏ (khoan,
cắt, cưa).
- Công suất của nguồn điện lớn hơn nhiều so với công suất của động cơ.
2.2. KHỞI ĐỘNG GIÁN TIẾP.
Bản chất của các phương pháp mở máy là giảm điện áp đặt vào bộ dây
quấn Stator khi mở máy, ta thấy rằng:

13


- Dòng điện mở máy:

- Momen mở máy:
Như vậy, khi ta giảm điện áp đặt vào bộ dây quấn Stator khi mở máy:
 Dòng điện mở máy Imm sẽ giảm.
 Momen mở máy cũng giảm đi rất nhiều.
Từ các biểu thức trên chúng ta thấy để giảm dòng khởi động ta có các
phương pháp sau.
- Giảm điện áp nguồn cung cấp.
- Đưa thêm điện trở vào mạch roto.
- Khởi động bằng thay đổi tần số.
2.2.1. Khởi động động cơ dị bộ roto dây quấn.
Với động cơ dị bộ roto dây quấn để giảm dòng khởi động ta đưa thêm
điện trở phụ vào mạch roto. Lúc này dịng ngắn mạch có dạng:

Việc đưa thêm điện trở phụ Rp vào mạch roto ta có được hai kết quả:
làm giảm dịng khởi động nhưng lại làm tăng momen khởi động. Bằng cách
chọn điện trở Rp ta có thể đạt được momen khởi động bằng giá trị momen cực
đại. Khi khởi động, toàn bộ điện trở được đưa vào roto, cùng với tăng tốc độ
roto, ta cũng cắt dần điện trở phụ ra khỏi roto để khi tốc độ đạt giá trị định
mức thì điện trở phụ cũng được cắt hết ra khỏi roto.

14


Hình 2.2: Khởi động động cơ roto dây quấn

Hình 2.3: a)Sơ đồ

b)Đặc tính cơ

Khi mới khởi động, tồn bộ điện trở khởi động được đưa vào roto, cùng
với tăng tốc độ roto, ta cũng cắt dần điện trở khởi động ra khỏi roto để khi tốc
độ đạt giá trị định mức, thì điện trở khởi động cũng được cắt hết ra khỏi roto,
roto bây giờ là roto là roto ngắn mạch.
15